Немецкие учёные создали базу для появления источников питания на основе живых микроорганизмов. «Микробные киборги», как их в шутку назвали разработчики, могут стать источником электричества для биосенсоров, биореакторов или работать в основе топливных ячеек. Всё что нужно живым источникам питания ― это вода и питательная среда.
О разработке первой в своём роде батареи сообщили учёные из Технологического института Карлсруэ (KIT). Исследователям давно были известны так называемые экзоэлектрогенные бактерии, которые в процессе обмена веществ (жизнедеятельности) вырабатывают электроны и транспортируют их к внешней стороне клеток. Проблемой было упорядочить движение электронов в живой батарее и обеспечить нормальную и управляемую жизнь колонии бактерий в батарейке.
Исследователям из KIT удалось разработать нанокомпозитный материал, который одновременно поддерживает рост экзоэлектрогенных бактерий и в то же время проводит ток контролируемым образом. «Мы создали пористый гидрогель, который состоит из углеродных нанотрубок и наночастиц кремнезема, переплетенных нитями ДНК», ― сказал руководитель проекта профессор Кристоф М. Нимейер (Christof M. Niemeyer). Затем в каркас добавили бактерии Shewanella oneidensis и жидкую питательную среду. И всё заработало.
Эксперименты показали, что по мере роста колонии бактерий поток электронов увеличивался. Батарея оставалась стабильной несколько дней, в течение которых она проявляла электрохимическую активность. Учёные убедились, что композит может эффективно проводить электроны, производимые бактериями, к электроду. Более того, полученный таким образом элемент питания оказался программируемым. Чтобы его выключить, было достаточно добавить в питательную среду для бактерий фермент, разрушающий молекулы ДНК.
Зелёным цветом показаны бактерии, синим ― ДНК, серым ― углеродные нанотрубки, фиолетовым ― кремнезём (Niemeyer Lab, KIT)
О разработке учёные сообщили в статье в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. О каких-то практических достижениях по этой теме говорить преждевременно, однако задел интересный. Как знать, может быть когда-нибудь встроенный в тело имплантат сообщит своему владельцу: «Осталось 10 % заряда, не забудьте покормить батарейку».
